Азот – как необходимый элемент для питания растений

Азот (N₂) — это освновная составная часть растительных протеинов, хлорофилла, ДНК (генетический код), энзимов и многих других компонентов, необходимых для роста растений.

Основная часть азота – это органические соединения, из которых растение непосредственно потреблять азот не может. В природе азот является главной составной частью воздуха (75,6% по весу или 78,1% по объему).

ЗАЧЕМ РАСТЕНИЯМ НУЖЕН АЗОТ?

Азот– жизненно важный элемент для растений, поскольку является составной частью белков и нуклеиновых кислот. Непосредственно из воздуха азот усваивают только некоторые бактерии, а все остальные организмы способны усваивать только соединения азота. Растения усваивают азот из почвы в виде его неорганических соединений – нитрат аниона и катиона аммония.

В природе азот существует в свободном состоянии в виде простого вещества — газообразного азота (N₂). В основном азот используют для получения аммиака и его производных соединений (солей аммония).

СВОЙСТВА АЗОТА

При нормальных газообразный азот (N₂) – это химически малоактивный бесцветный двухатомный газ, без запаха и вкуса, немного легче воздуха. В воде растворяется слабо; его растворимость при 20 °C составляет 1,54 см³ на 100 г воды (например растворимость кислорода — 3,1 см³).

ЗНАЧЕНИЕ АЗОТА В ПИТАНИИ РАСТЕНИЙ

Растения потребляют азот в виде нитрат-анионов (NO₃^—) и катионов аммония (NH₄⁺). Доминирующей формой является нитрат. Аммоний более предпочтителен на ранних стадиях роста растений, однако, в течение всего вегетативного периода возрастает и необходимость в нитрате.

Источники азота для растений:

1) органические источники азота, как например навоз, сточные воды и компост;

2) азот фиксируемый Rizobium-бактериями (которые способны усваивать атмосферный азот);

3) азот, фиксируемый микробами;

4) азотные удобрения;

5) почвенный азот.

Все эти источники азота со временем минерализуются в нитраты.

ПРИМЕНЕНИЕ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

Азотная кислота очень важный продукт химической промышленности. Она производится в очень больших количествах, служит сырьем для производственного синтеза нитратов, которые в дальнейшем используются в самых разных целях. В частности, используется для производства минеральных удобрений.

Методы определения количества применения азотных удобрений

Так как нитрат является основной формой азота, используемого растениями, метод определения остаточного нитрата в корневой зоне перед посадкой планируемой культуры (кроме бобовых) является удобным способом оценивания нужного количества азотного удобрения.

Тест на остаточный нитрат – это основной метод определения доступного нитрата в почвах, особенно там, где вымывание нитрата минимально. Исключение составляют почвы, где происходит выщелачивание и денитрификация. Нитрат растворяется в воде, таким образом, становясь мобильным. Там, где количество осадков достаточно велико, азот вымывается в более глубокие, чем корневая зоны, становясь недоступным растению. Следовательно, анализ на остаточный азот не достоверен в плохо дренированных почвах, сохраняющих влажность в течение длительного периода времени, и который может быть потерян за счет денитрификации. Количество применяемых азотных удобрений зависит от многих факторов.

Для начала нужно знать характеристики планируемого урожая, такие как: сколько азота выносит культура, а также потенциал ее урожайности. Минерализация почвенного органического азота также является важным фактором. Высокий уровень минерализации сократит норму внесения азотных удобрений. Урожаи бобовых увеличат степень минерализации. При расчете доз внесения азотных удобрений учитывается остаточный нитрат почвы.

ФОРМЫ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ

Основные формы азота, входящие в состав удобрений:

• Амидная (NH₂). Превращается в почве в аммонийную, а затем нитратную форму.
• Аммонийная (NH₄). Аммонийная форма частично превращается в нитратную.
• Нитратная (NO₃). Не задерживается почвой и легко вымывается в более глубокие слои.

Источники азотных удобрений

Все полезные вещества растение получает из почвы, поэтому важно, чтобы почва была наполнена питательными веществами в достаточном количестве.

Фермеры заинтересованы в стабильном источнике азотных удобрений, которые будут использоваться их урожаями. Больше всего их беспокоит: испарение, иммобилизация и доступность азотных удобрений. Все источники азота работают эффективно, когда используются должным образом. Есть много источников азотных удобрений, которые используются на протяжении многих лет.

Азот в большинстве случаев используется в виде смеси нитрата аммония и мочевины (28-0-0 и 32-0-0), мочевины (46-0-0), нитрата аммония (34-0-0), безводного аммиака (82-0-0) и сульфата аммония (21-0-0-24). Выбор источника азотных удобрений – это главное решение для землепользователя. Имеются преимущества и недостатки в каждом из них. Возможны ситуации, когда один источник лучше, чем другой.

Аммиак

В основном аммиак используют при производстве нитратной кислоты и азотных удобрений. В качестве универсального удобрения для растений используют раствор аммиака.

Основным источником азотных удобрений является безводный аммиак (NH₃). Аммиак получают при взаимодействии азота воздуха (78% атмосферы – это азот, N₂) с природным газом при высокой температуре и давлении. При увеличении цены на энергоносители соответственно увеличивается и цена на азотные удобрения. Аммиак переходит в жидкое состояние при температуре ниже -330^оС.

Таким образом, аммиак сохраняется под давлением, чтобы находиться в жидкой форме. Аммиак, пропущенный над платиновым катализатором, переходит в азотную кислоту (HNO₃). Азотная кислота в смеси с аммиаком дает нитрат аммония NH₄NO₃ (34-0-0). Мочевину (NH₂)₂CO (46-0-0) получают при взаимодействии избытка аммиака с углекислым газом (CO₂). Взаимодействие аммиака с серной кислотой дает сульфат аммония. Взаимодействие аммиака с фосфорной кислотой дает фосфат аммония.

В течение многих лет безводный аммиак (NH₃) был основным источником азотных удобрений при классической обработке почвы. Безводный аммиак необходимо вводить в почву достаточно глубоко, чтобы избежать потерь газообразного аммиака. Внесение может быть произведено во время посева или в любое другое время. Однако такой способ внесения достаточно губительный по отношению к микрофлоре и микрофауне почвы. Сегодня No-Till-фермеры используют другие источники азотных удобрений, более мягкого действия.

Мочевина

Мочевина (NH₂)₂CO (46-0-0) – сухое азотное удобрение, которым обычно пользуются фермеры. Мочевина, внесенная в почву или на растительные остатки, реагирует с водой, и с помощью энзима уреазы быстро превращается в аммоний. Это так называемый гидролиз мочевины.

Так как аммиак – это газ, то он испаряется в атмосферу. Если аммоний фиксируется частицами почвы, он удерживается в ней и не испаряется. Количество осадков или ирригации в количестве 850 мм достаточно, чтобы переместить мочевину в грунт. Поскольку реакция превращения мочевины в аммоний – это ферментная реакция, соответственно скорость превращения возрастает при повышении температуры. Лучше всего применять мочевину в течение прохладных периодов, с большим количеством осадков.

Избыток мочевины, который остается на поверхности земли, дает возможность испарения аммиака, особенно при влажных, теплых условиях. Лучше применять мочевину на сухих остатках, чем на влажных, так как активность уреазы меньше при недостатке воды. Сухая мочевина может быть внесена ленточным способом.

Лента должна быть шириной 38 см для маленьких зерен или по ширине рядка. Мочевина также может применяться как стартовое удобрение на 5-8 см со стороны семян.

Фермеры используют разные способы внесения азотных удобрений. Например, смешивая растворы мочевины и нитрата аммония вместе, получают жидкое удобрение, содержащее примерно половину мочевины и половину нитрата аммония. Такие растворы являются хорошими источниками азота для культур. Другие азотные удобрения не испытывают проблем потери NH₃.

Испарение NH₃ происходит потому, что уреаза разлагает мочевину до NH₃ и CO₂. NH₃ растворяется в воде, образуя аммоний (NH₄⁺). CO₂ снижает рН раствора. Аммоний, входящий в состав нитрата, сульфата и фосфата аммония, не испаряется. рН растворов этих аммонийных солей низкий, так как азотная кислота, серная кислота и фосфорная кислота – это сильные кислоты, а NH₄ОН – это слабое основание. Сильная кислотная характеристика солей предотвращает потерю NH₃. CO₂ – это более слабая кислота, чем NH₃ – слабое основание; таким образом, кислотность возрастает с увеличением CO₂.

Расчет времени применения

Оптимальное время для внесения азотных удобрений зависит от:

1) возделываемой культуры,

2) характеристики потребления азота,

3) текстуры грунта,

4) корневой зоны,

5) климата,

6) количества необходимого азота.

Срок использования азота наиболее важен для культур с неглубокой корневой системой, обрабатываемых на песчаных почвах, чем для культур с глубокой корневой системой на суглинистых почвах. Максимальное потребление азота происходит в период быстрого роста. Пшеница, к примеру, имеет самый бурный рост и соответственно наибольшее потребление азота в фазе выхода в трубку.

Наибольшую часть или все азотное удобрение нужно внести достаточно рано, чтобы микроорганизмы имели время на минерализацию азотных удобрений в нитратную форму, (чтобы азот стал доступен растению). Пониженные температуры почвы замедляют процессы минерализации, поэтому азотные удобрения следует вносить как минимум за 3 недели перед посевом.

Быстрее всего потребление азота на кукурузе происходит в фазе от 8-листа до выброса метелки. Большая часть азота должна быть внесена за 2 недели в фазу максимального потребления, при условии, что этот азот находится в доступной для растения форме – в виде нитрата. При орошении, где практикуется внесение азота через воду, необходимо провести внесение за 2 недели до периода активного потребления азота.

Потери азота из почвы могут проходить при:

1) вымывании (выщелачивании),

2) денитрификации,

3) испарении NH₃.

Выщелачивание – это процесс вымывания растворимого нитрата с водой. Почвы с высокой способностью удерживать воду могут аккумулировать значительное количество воды вместе с нитратом.

Влияние механического состава (текстуры) почвы

Для грунтов с хорошей текстурой (суглинки) , которые обладают высокой способностью удерживать воду, азотное удобрение может быть внесено непосредственно перед посевом или в качестве подкормки в период самого активного роста. Внесение азота должно быть проведено вовремя во избежание вымывания в более неглубокие зоны

В районах, в которых в период вегетации количество дождей невелико, соответственно, указанная выше проблема не актуальна. Но в районах с большим количеством осадков время проведения подкормки является критическим. Для почв с легкой текстурой, с плохой аэрацией из-за повышенной увлажненности очень важно внести большую часть азотных удобрений после того, как почва высохнет. Если азот внесен перед посевом – основной потенциал азота теряется вследствие денитрификации.

Песчаные грунты

Для песчаных почв часть азота может быть внесена с гербицидом или со стартовым удобрением. Часть следует внести перед фазой максимального потребления азота (как это обсуждалось выше). Количество вымываемого азота зависит от свойств почвы и способности удерживать воду. Улучшение структуры почвы, безусловно, уменьшает количество вымывания нитратов.

Денитрификация

Денитрификация – это микробный процесс, с помощью которого анаэробные почвенные бактерии (бактерии, способные к жизни без кислорода воздуха) земли утилизируют (перерабатывают) кислород из нитрата (NO₃) для поддержания своих жизненных процессов.

По способу питания почвенные бактерии делятся на: сапрофиты, симбиоты, паразиты. Многие виды бактерий способствуют активной фиксации атмосферного азота и переводят его в органическую форму, что повышает плодородие почв.

Процесс денитрификации – это превращение готового нитрата в разные формы азота, которые могут быть утрачены в виде газообразных оксидов азота.

Процесс денитрификации можно отразить в следующей схеме: 2NO₃ → 2NO₂ → 2NO → N₂O → N₂.

Различные энзимы почвы сопровождают каждый указанный шаг. Почвенные бактерии вырабатывают энзимы. Денитрификация происходит при недостатке кислорода и достаточном количестве СО₂ и NO₃^—.

Чтобы уменьшить потенциальные потери азота в результате денитрификации, необходимо синхронизировать время внесения азота с фазой максимального потребления азота. Если азотные удобрения придется вносить в фазу максимального потребления азота, вы можете использовать замедлитель нитрификации для восстановления азота из удобрения до нитрата.

Потребление и вынос азота культурами

Количество азотных удобрений, необходимое растению, зависит от урожайности и количества азота, выносимого с урожаем.

Таблица 1: Вынос азота культурами

Культура	Единица измерения на га	Вынос азота (кг)
Кукуруза	Зерно (кг/га)	0.27-0.41
	Солома (кг/га)	0.14-0.23
Пшеница	Зерно (кг/га)	0.39-0.55
	Солома (кг/га)	0.23-0.34
Силос	Зерно (кг/га)	0.27-0.45
	Силос (кг/га)	0.14-0.23
Подсолнух	Зерно (кг/га)	0.01-0.02
	Силос (кг/га)	0.07-0.09
Овес	Зерно (кг/га)	0.27-0.34
	Солома (кг/га)	0.14-0.18
Соя	Зерно (кг/га)	1.41-1.68
	Солома (кг/га)	0.14-0.18
Горох	Зерно (кг/га)	0.84-0.95
	Солома (кг/га)	0.27-0.34

Рекомендации по азоту

Вынос азота культурами — это общее количество азота, которое выносится из почвы культурой. Требование по азоту – это количество азота, потребляемого растением для роста листьев, стеблей, корней и зерна. Пожнивные остатки содержат остаточный азот, который становится доступным для растений после перегнивания пожнивных остатков.

Последний урожай бобовых	Кредиты по азоту кг/га
Соя	0-67
Люцерна	0-156
Клевер	0-84
Сухие бобы	0-45

То есть, значение кредита можно вычесть из общего количества необходимых азотных удобрений.

Вывод

В данной статье рассмотрена функция азота как удобрения и как питательного вещества для растений. Азот необходим для выращивания здорового и качественного урожая. Количество азота, которое нужно внести, зависит от многих факторов, таких как: остаточный нитрат в почве, урожаи бобовых, потребление азота культурой, потенциал урожайности, иммобилизация пожнивных остатков азотными удобрениями, степень минерализации нитрата, органическое вещество почвы, цена на зерно , уровень протеина, уровень белка и другие показатели качества урожая

Об эффективности применения

Эффективность применения азотных удобрений может быть выше при правильном выборе источника азота. Существует много эффективных способов внесения азотных удобрений, зависящих от времени, оборудования и многих других составляющих. Использование азотных удобрений растет, в то время как при использовании No-Till наблюдается следующее: если оставить пожнивные остатки на поверхности почвы, то уровень органического вещества вначале может снизиться, хотя в дальнейшем обязательно вырастет.

Это связано с высвобождением азота. Оставляя на поверхности земли пожнивные остатки, мы тем самым сохраняем влагу для будущего урожая. Пользоваться этим дополнительным потенциалом или нет – зависит только от Вас.

Теги: анализ почвы земли

Популярные запросы

таблиця кислотності ґрунтів	как снизить щелочность почвы	слабокислый ph
на плодородие почвы влияет	механический состав почвы это	анализ почвы запорожье
влияние калия на растения	показатели кислотности почвы	почва с повышенной кислотностью
калий в растениях	уровень ph почвы	простейшие это бактерии
механічний склад грунту	лаборатория анализ почвы	можно ли вносить азотные удобрения осенью
микроорганизмы почвы примеры	как сделать почву нейтральной	органическое вещество почвы
какое вещество почвы обеспечивает её плодородие	химический анализ грунтов	как добавить азот в почву
какая почва считается кислой	роль калия в жизни растений	внесение удобрений под пахоту
фосфор в почве	как правильно вносить удобрения	ионы фосфора
вещества в почве	ph почвы это